Электрический разделитель для скважинных телесистем

 

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано в качестве составной части телеметрических систем, использующихся в процессе бурения. Задачей изобретения является повышение долговечности и надежности разделителя, а также придание ему дополнительного функционального свойства. Электрический разделитель содержит составной, состоящий, как минимум, из двух деталей металлический корпус с каналом для прохода жидкости, ниппельные концы корпуса с присоединительными резьбами на них, электроизоляционный материал, соответственно на корпусе, на поверхности канала и между деталями корпуса в их сочленении (сопряжении). Новым является то, что ниппельные концы обеих деталей корпуса выполнены с соосными последнему хвостовиками, в каждом из которых с торца выполнена расточка для размещения клеммного узла электрического разъема и канал в глубинной части расточки для размещения электропроводников. Продолжения каналов для электропроводников выполнены в деталях корпуса в виде продольного паза по образующей канала для прохода жидкости. 1 ил.

Изобретение относится к основным узлам скважинных телесистем, входящих в компоновку бурильных колонн для контроля и управления процессом проходки наклонных скважин, скважин сложного профиля и горизонтальных и предназначено для обеспечения двусторонней связи телесистемы с наземной аппаратурой по беспроводному электромагнитному каналу через породы ствола скважины.

Известен электрический разделитель [1], представляющий собой вставку-изолятор для образования глубинной антенны-диполя с целью подключения к ней передающего генератора скважинной телесистемы для беспроводной передачи на поверхность электромагнитных сигналов по каналу “колонна бурильных труб - порода”. При этом следует отметить, что в состав скважинных телесистем входят, как правило, глубинный источник электропитания (турбогенератор), немагнитная вставка в бурильную колонну, блок глубинной аппаратуры (с набором датчиков) в соответствующем корпусе, электрический разделитель бурильной колонны для образования приемопередающей антенны-диполя телесистемы, узлы и блоки коммутации электрических цепей между частями телесистемы в виде, например, кабельной секции, входящей в состав телесистемы и бурильной колонны как функционально и конструктивно самостоятельный объект.

К одному из существенных недостатков известного электрического разделителя можно отнести то, что эта конструкция в общей компоновке скважинной телесистемы требует наличия в последней специальных узлов и элементов коммутации, так как выполняет одну-единственную функцию антенны-диполя.

Известен также электрический разделитель [2] колонны бурильных труб, входящий как составная часть в забойную (скважинную) телесистему ЗИС-4 (разработка ВНИИГИС, Башкортостан, г. Октябрьский, 1983). Электрический разделитель является составной конструкцией, содержащей металлический корпус и присоединительные резьбы на его концах (для свинчивания его с другими элементами телесистемы), диэлектрическое покрытие резьбового сочленения (соединения) его частей (в средней части корпуса), а также участок с диэлектрическим покрытием его наружной поверхности и диэлектрическое внутреннее покрытие в виде диэлектрической трубной вставки заподлицо с внутренней поверхностью канала.

Однако и эта конструкция обладает таким же недостатком, что и предыдущая.

Наиболее близким техническим решением, иначе прототипом, принят электрический разделитель [3] колонны бурильных труб, включающий верхнюю и нижнюю части корпуса, соединенные коническим резьбовым участком с диэлектрическим материалом в резьбе и цилиндрические слои электроизоляционного материала на наружной и внутренней поверхностях корпуса.

Как показала достаточно длительная практика геофизических служб по эксплуатации известного объекта, используемого к тому же и в качестве корпуса для размещения скважинной (глубинной) телеметрической системы и в качестве излучающей антенны-диполя, он достаточно работоспособен, но цепи коммутации узлов и элементов телесистемы, то есть электропроводники (кабели), размещены в нем в канале для прокачиваемой по бурильной колонне промывочной жидкости и подвержены целому ряду неблагоприятных факторов воздействия, например гидроабразивному воздействию высокоминерализированной химически активной промывочной жидкости при высоких давлениях, температурах и скоростях течения жидкости. Кроме того, наличие проводов в канале - это дополнительное гидросопротивление.

Требуемый технический результат (иначе - цель предлагаемого изобретения) - это обеспечение повышенных потребительских свойств объекта путем придания ему дополнительного функционального свойства коммутационного узла телесистемы, а также более высоких параметров, таких как долговечность, надежность, ремонтопригодность, причем без усложнения технологии и увеличения затрат на изготовление.

Поставленная цель (иначе - требуемый технический результат) достигается тем, что в известном электрическом разделителе для скважинных телесистем, содержащем составной, состоящий, как минимум, из двух деталей металлический корпус с каналом для прохода жидкости, ниппельные концы корпуса с присоединительными резьбами на них, электроизоляционный материал на корпусе, на поверхности канала и между деталями корпуса в их сочленении (сопряжении), ниппельные концы обеих деталей корпуса выполнены с соосными последнему хвостовиками, в каждом из которых с торца выполнена расточка для размещения клеммного узла электрического разъема и канал в глубинной части расточки хвостовика для размещения электропроводников, причем продолжения каналов для электропроводников выполнены в деталях корпуса в виде продольного паза по образующей канала для прохода жидкости.

Требуемый технический результат в совокупности существенных признаков объекта обеспечен наличием в нем вышеуказанных отличительных признаков, а необнаружение в общедоступных источниках патентной и технической информации эквивалентных технических решений с теми же свойствами предполагает соответствие заявляемого объекта критериям новизны и изобретательского уровня при очевидной возможности промышленного применения.

На чертеже изображена конструкция заявляемого электрического разделителя для забойных телесистем (с разрезом по оси 0-0).

Электрический разделитель для забойных телесистем (см. чертеж) состоит из составного, как минимум из двух деталей 1 и 2, корпуса с каналом 3 (для прохода жидкости) и присоединительными резьбами 4 и 5 на концах корпуса соответственно. На корпусе нанесен электроизоляционный материал 6, а в канале 3 размещен электроизоляционный материал 7, при этом в сопряжении (сочленении) деталей 1 и 2 корпуса размещен электроизоляционный материал 8. Концы деталей 1 и 2 корпуса, с присоединительными резьбами 3 и 4 на ниппельных концах соответственно, имеют соосные корпусу хвостовики 9 и 10. Последние имеют поперечные размеры, значительно меньшие, чем диаметры каналов присоединяемых бурильных труб, и обеспечивают по коаксиальному зазору беспрепятственный проток промывочной жидкости. В торце каждого из хвостовиков выполнены расточки 11 (обозначена только одна из них, на детали 1). Расточки 11 предназначены для размещения клеммных узлов 12. В глубинной части расточек 11 выполнены каналы 13 для размещения электропроводников, изолированных общей для всех или индивидуальной изоляцией. Каналы 13 выведены на внутреннюю поверхность канала 3 корпуса в обеих деталях и в сборке представляют собой один общий продольный паз 14 по образующей канала 3 под электроизоляционным материалом 7. Количество электропроводников (показаны условно и отдельной позицией не обозначены) определяется исходя из конструктивных потребностей электросоединений узлов и блоков телесистемы, находящихся выше и ниже электрического разделителя в составе бурильной колонны (изображена условно тонкими линиями).

Заявляемый электрический разделитель с дополнительной функцией узла коммутации для забойных телесистем работает следующим образом.

При подключении электрически разобщенных деталей 1 и 2 корпуса соответственно к выходам излучающего генератора или ко входам глубинного приемника (на чертеже не приведены) электрический разделитель работает, как обычная антенна-диполь, при этом узлы и блоки телесистемы, расположенные (в составе бурильной колонны) над и под электрическим разделителем соединяют (коммутируют) между собой посредством электрических разъемов клеммных узлов 12 в хвостовиках корпуса. Внутри корпуса оба клеммных узла электрически соединены между собой электропроводниками, которые расположены в каналах 13 и продольном пазе 14.

Изготовленные таким образом электрические разделители, прошедшие предварительные испытания, показали, что требуемый технический результат обеспечивается в полной мере, заявляемый объект соответствует критериям изобретения и в связи с этим подлежит защите соответствующим охранным документом РФ на промышленную собственность.

Источники информации

1. А.с. СССР №941552, М.кл.³ Е 21 В 44/00, 1980.

2. Сборочный чертеж, шифр 6.119.083 СБ, г. Октябрьский, ВНИИГИС, 1983.

3. Свидетельство РФ на ПМ №17196, М.кл.⁷ Е 21 В 47/00, приор. 23.10.2000, прототип.

Формула изобретения

Электрический разделитель для скважинных телесистем, содержащий составной, состоящий как минимум из двух деталей металлический корпус с каналом для прохода жидкости, ниппельные концы корпуса с присоединительными резьбами на них, электроизоляционный материал, соответственно на корпусе, на поверхности канала и между деталями корпуса в их сочленении (сопряжении), отличающийся тем, что ниппельные концы обеих деталей корпуса выполнены с соосными последнему хвостовиками, в каждом из которых с торца выполнена расточка для размещения клеммного узла электрического разъема и канал в глубинной части расточки для размещения электропроводников, причем продолжения каналов для электропроводников выполнены в деталях корпуса в виде продольного паза по образующей канала для прохода жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1